多能互补、集成优化能源系统的关键技术

综合能源系统作为多能互补在区域供能系统中最广泛的实现形式,其多种能源的源-网-荷深度融合、紧密互动对系统分析、设计、运行提出了新的要求。综合能源系统一般涵盖集成的供电、供气、供暖、供冷和电气化交通等能源系统,以及相关的通信和信息基础设施。为进一步提高用能效率,多种能源的源-网-荷深度融合、紧密互动又是未来能量系统发展的必然趋势,故能源系统多能互补需要更多研究。

在多能流智能调控方面,多能互补的协同优化调度是多能系统规划和市场互动博弈的基础。通过多个系统的协同合作,实现区域系统的经济和能效目标,并促进区域新能源的大规模消纳。相反的,系统的耦合在取得互补增益的同时,故障后发生的影响范围和影响程度也会扩大,特别是对于不同时间尺度的系统来说,很容易发生连锁故障,因而对园区系统安全调控提出了新要求,电力系统在线安全分析和控制比较成熟,而对供热/冷和天然气以及多能流故障交互影响的研究相对薄弱。而用户多能流智能调控研究多从自身的利益出发,未充分考虑与多能源系统的交互,且主要面向稳态问题。

在多能协调互动与控制方面,电力系统源网荷储纵向的协同控制的研究较为领先。但多能系统间的横向协同控制方法的研究还处于起步阶段,多种能源设备调节速度差异导致两者难以协调控制,故需要根据多能流动态特性相互作用,进而提出最佳的智能调控方法。多能互补系统中能源转化设备运营商也可提出需求响应,能源转化设备运营商调整EH的调度参数,可建立基于多能互补的互动优化模型。目前,基于能源服务运营商和能源转化设备的需求响应的研究还在起步阶段。

在多能流综合评估方面,多能系统可靠性和性能指标体系和算法研究相对成熟。但是缺乏对耦合系统连锁故障、需求响应和市场交易不确定性等风险的研究,随着系统集成程度和市场化水平的提高,更多更复杂的关系和不确定性势必会增强系统面临的风险。

在多能流信息安全方面,对于电力系统物理信息系统安全评估和风险控制的研究较多。而对于其他能源信息系统特别是多种能源信息融合的研究较少,缺少多能信息互补的安全评估方法,尚没有形成成熟的多能流信息安全风险控制方法,对于互联网带来的信息安全风险,国内暂时缺乏相关工程实践,该部分研究尚停留在理论研究阶段。

在多能流市场交易方面,为真正实现能源的梯级利用,需要推动能源交易服务的体制改革,赋予不同能源合适的商品属性。整合能源交易市场,兼顾各方利益的收益分摊机制,可增强多能互补的经济驱动力,推动综合能源系统可持续发展。现阶段,电力市场研究较为成熟,而多能流市场互补交易和收益分配研究较为薄弱。

多能互补、集成优化即是通过物理信息上的互联来涌现规模效应和群集智能,以实现系统级优化目标,其中心思想在于整合资源,协调优化。现阶段,能源系统呈现出智能化、去中心化、市场化、物联化等演变趋势,将注定要颠覆现有的能源系统和行业运营模式,能源横向和纵向上的互补协调是能源系统发展的必然趋势,因此,多能互补研究具有前瞻性和巨大的工程应用价值。